[发明专利]一种用于制造三维物体的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造三维物体的装置和方法。

背景技术

本发明涉及一种用于制造三维物体的装置和方法，更具体的，是一种通过激光作用将粉末材料逐层的、选择性的固结叠加并形成三维物体的装置和方法。

这种方法通常的的步骤为：通过一个粉末输送系统和一个铺粉系统将粉末铺送到一个用于承载三维物体的缸体（成形缸）平面，激光根据三维物体的在各截面相应的位置信息进行相应的固结，一层截面固结完成后，缸体下降一定高度，进行新一轮的固结，如此往复经若干层固结后最终得到三维物体。

在现有的该类装置中，粉末的输送方式可以自上向下，如可将粉末装入漏斗，漏斗下方用滚筒封住，其中一侧完全封住，另一侧留出一定间隙用于出粉和控制出粉量，粉末在重力和滚筒摩擦力的作用下，沿着一定方向滚落，铺粉系统将滚落的粉末铺送至工作平面形成粉床。

粉末输送的方式也可以自下而上，如通过一个装有粉末的缸体（供粉缸）往复向上运动一定距离，向上输送一定量的粉末，铺粉系统将输送的粉末铺送至工作平面形成粉床。

以上两种粉末输送方式是在无压力或微压力下完成，因此粉床上粉末仍呈松散堆积状态，其密度为理论密度（粉末的形貌均为球状、粒径分布趋于正态分布）的70%左右。粉床密度对固结过程有如下影响：粉床密度越小，粉末颗粒与颗粒之间间隙越大，固结过程中三维物体的收缩率越大，致密性越差，最终影响其三维物体的尺寸精度和机械性能。同时，粉床密度越大，其有效导热系数也就越高，越有利于得到高质量的三维物体制件。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于制造三维物体的装置和方法，提高用于构建三维物体的待固结粉末的堆积密度。通过一加压系统压缩粉床内粉末材料，减小其颗粒间空隙，使粉末堆积更加紧实，从而减小固结过程中发生的尺寸收缩，提高其致密性，获得更高质量的三维制件。

该目的可通过这样一种装置实现，其装置通过激光作用将粉末材料逐层地固结在物体各横截面相应的位置，该装置包括一用于承载已固结三维物体的成形缸体，该缸体可以提供粉末固结的工作平面。该装置还包括一个加压系统，用于压缩已铺好在表面的粉末材料，减小其粉末颗粒与颗粒之间的空隙。

按本发明所述的制造三维物体的装置，其加压系统包括一个固定组件和一个施压组件。其中固定组件包括固定板和驱动机构，固定板在加压过程中位置固定，并与粉末发生挤压作用；驱动机构驱动固定板运动。施压组件包括一组驱动机构，驱动机构驱动成形缸作用于粉末材料进行压缩。压缩过程完成后，施压组件返回原位置，完成对粉末一定位移量的压缩。

按本发明所述的制造三维物体的装置，加压系统还可以为一气动控制装置，通过控制气动控制装置的压强，实现对粉末以恒定压力进行压缩。

按本发明所述的制造三维物体的装置，其加压系统还有一个锁定机构，当固定板运动到指定位置时自行锁定，确保加压过程中不发生位移偏转。

此外，本发明的目的也通过用于制造三维物体的方法实现，所述方法包括：a）将制造三维物体的粉末材料铺在底板或者已经固结的层上；b）通过激光作用将粉末材料固结在三维物体在该横截面相应的位置上；通过一加压系统对铺在底板或者已固结层上的粉末材料在一定量的压缩，提高粉末堆积致密度，然后再实行b）步骤。

本发明的优点在于，通过可对待固结的粉末材料进行压缩，减小其颗粒间隙，提高堆积密度，进而减小固结过程中三维制件的尺寸收缩，提高其致密度，最终获得更高质量的三维制件。

本发明的另一个优点在于，每次压缩过程的压缩量或压力大小都是可控的，这有利于获得精度更好的三维制件。

附图说明

图1为依据本发明的一种激光烧结装置；

图2为本发明的一种固定组件结构图；

图3为本发明的一种施压组件结构图；

图4为本发明的另一种加压系统结构图；

图5为本发明用于制造三维物体的方法流程图。

具体实施方式

实施例1：